基于ProE的紧固件的二次开发Word格式.doc
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3.2.1对象和动作 15
3.2.2对象句柄 15
3.2.3选择对象 16
3.2.4访问函数 17
3.3宽字符串 17
3.4本章小结 18
第四章 应用程序的开发 19
4.1应用程序开发的基本过程 19
4.1.1编译和连接应用程序 19
4.1.2应用程序注册 19
4.1.3应用程序的解锁 20
4.2应用程序的结构 20
4.2.1应用程序包含的头文件 20
4.2.2Pro/TOOLKIT的核心 21
5.2.3菜单技术的添加和信息文件 21
4.3本章小结 23
第五章紧固件的参数化建模 24
5.1紧固件的参数化建模 24
5.1.1Program中参数和关系的确定 24
5.1.2紧固件的参数模型建立 25
5.2销的参数化建模 26
5.3螺钉的参数化建模 35
5.4螺栓的参数化建模 41
5.5键的参数化建模 46
5.6挡圈的参数化建模 50
5.7垫片的参数化建模 55
5.8本章小结 59
第六章利用Protoolkit开发紧固件的参数化系统 60
6.1创建参数化的实体模型 60
6.2对话框设计 60
6.3系统运行界面 60
6.4本章小结 62
结论 63
致谢 64
参考文献 65
附录I外文翻译 66
附录II外文文献原文 71
II
基于pro/e的紧固件的二次开发
摘要：
当前，Pro/ENGINEER软件在我国日益普及和推广，但是在同类产品的设计中，往往一两个性能参数值发生变化时，会引起整个产品图纸联动修改。
其中，标准件和通用件的重复使用更为频繁。
基于这些，本文利用Pro/ENGINEER提供的二次开发工具Pro/Toolkit和VS2005对Pro/ENGINEER进行二次开发，开发出符合我国标准的销、螺钉、螺栓、键、弹性挡圈、垫片等紧固件系统。
关键词：
参数化设计，紧固件，Pro/Toolkit，二次开发
I
Basedonpro/eofthesecondarydevelopmentoffasteners
Abstract：
Atpresent,Pro/ENGINEERsoftwareispopularizeddaybydayinourcountry,butinthedesignofsuchproduct,thechangeoffewparametervaluescancausewholeproductdrawingtobechanged.Especiallytheuseofstandardandcommoncomponentsaremorefrequent.Becauseofthesereasons,thispaperutilizesPro/ToolkitthatPro/ENGINEERoffersandVS2005tocarryonthedevelopmentforPro/ENGINEER.Thepurposeistodevelopthestorehousesystemaccordingwithourcountry'
sstandard，suchasthepin,screws,bolts,key,elasticgasketsandotherfastenerssystem.
KeyWords:
Parametricdesign,fasteners,Pro/Toolkit,Secondarydevelopment
第一章绪论
1.1国内外参数化技术研究现状
自从PTC公司于1985年推出参数化CAD系统Pro/Engineer以来，参数化设计技术才真正受到工程技术界和学术界的重视，各大计算机软件公司相继推出自己的参数化CAD系统或在原有系统上增加参数化功能，展开激烈的竞争。
目前，我国CAD市场上有两大类参数化CAD系统:
国外开发的大型全参数化CAD
系统；
国内的二维参数化CAD系统。
1.1.1国外发展现状
国外开发的具备参数化功能的CAD系统:
（1）Pro/Engineer是美国参数技术公司的机械设计自动化软件产品。
它是第一个具有参数化功能的CAD系统。
它通过记录设计历史来捕捉设计意图，设计历史的操作顺序可以修改，同时引入全局设计参数来实现整体的设计修改。
Pro/Enginee具有在系统中作动态修改的能力，是一个以功能为主的参数化实体造型系统，它提供双向数据关联，设计的修改能自动更新到出图、分析、制
造以及其它CAD/CAM领域，并具有强大的装配功能。
但其中的几何体都必须是完全约束，进行设计要求预先考虑好整个产品的控制参数以及操作顺序，对一个没参加创建的设计者来说，不太容易搞清如何对该项设计进行修改。
（2）CADS5CV公司的CADS5通过一个草图生成工具DesignView来实现参数化绘图。
DesignView提供了广泛的基于约束的造型功能，包括支持零件之间的约束、曲面参数约束、代数约束的逻辑分支以及欠约束模型。
采用变量几何技术，约束的顺序不会影响到它的求解结果。
界面友好，采用一个灵巧光标动态捕捉图中约束，能够很方便地显示、增加和删除约束。
用户可直观地控制图形当前状态。
工程约束与几何约束融合起来联立求解，是一个优秀的参数化绘图工具。
（3）DPD（DesignPostDrafting）是美国CV公司采用Pelotas平台技术开发的最新产品，运行于windows环境中，具有强大的参数化设计及绘图功能。
其参数化功能的主要特点是:
①参数化设计与绘图功能；
②设计变量的方程式管理；
③同时支持参数化与非参数化的混合建模能力；
④较强的草图设计能力。
（4）SIGRAPH-DESIG是德国SIMENSNIXDORIF公司的一个智能2D-CAD系统。
它与其它的CAD系统的主要区别在于数据结构。
它不仅可以定义和处理数据元素，而且可以定义和处理数据元素之间的关系，支持从最初的概念设计到详细工程图绘制的全过程，真正实现变量设计。
（5）VGX技术是美国SDRC公司新近推出一种叫做VGX（变量几何技术）的新型核心技术。
VGX的最大好处在于，对基于构造过程的参数化方法进行改进，使原有的参数化基于特征的实体模型在可编辑性及易编辑性方面得到了极大的改善和提高。
当用户打算做预期的模型修改时，再也不用费心去理解和查询设计历程。
基于VGX的变量化特征允许CAD用户通过相同零件的特征在3D中动态捕捉各种关系，历程树顺序不影响关系的有效性。
VGX功能扩展了检验产品的约束推理能力，构图器在已有几何体的某作图面上构图时，自动推断画出的线与己有几何体的相对位置关系，检测并动态地以预增亮方式显示出所有可能产生的约束，这项新技术可能成为今后参数化发展的新方向。
1.1.2国内发展现状
国内开发的具备参数化功能的CAD系统:
（1）GH-InteCAD是高华计算机公司的集成智能化微机机械CAD系统，基本上代表了目前国内微机版具有自主版权的CAD系统的最高水平。
其参数化功能主要体现在自动参数化设计和参数化图素拼装上。
它采用基于人工智能的几何推理参数化设计方法。
系统具有草图规整功能，并可识别多视图联动，对于标准件、常用件可通过参数化图库中的图素进行拼装。
（2）PICAD-2D是中科院北京软件工程研制中心开发的微机参数化集成工程设计系统。
其参数化功能的主要特点是提供了交互式参量图符设计功能，能进行固定图符和可变图符的嵌套。
（3）开目CAD是华中理工大学开发的。
它采用局部求解的参数化设计方法实现参数化设计，在用户绘图过程中自动记录约束关系，可以通过约束管理器显示、增加和删除约束，支持达20余种约束。
其驱动过程明了，速度快，能驱动较为复杂的图形，同时可以方便地指示出过约束、欠约束情形，给用户明确的指示，且在此情况下仍能正确驱动。
另外还有西湖电子信息工程公司的ZDDS，浙江大学的基于结构化变分几何
的HvCAD变参设计系统等。
这些国内的参数化CAD系统硬件要求低，适合我国国情，但其参数化功能尚有不足:
①参数化速度慢，效率低，复杂图形难以有效处理。
②参数化系统的柔性和灵活性有待提高。
③无法利用现有的非参数化系统的图形。
④无参数化建库和参数化图形管理功能。
1.2Pro/Engineer二次开发现状
由于Pro/Engineer在CAD/CAM领域的优秀表现，它在各个大中型企业中的使用率越来越高。
但是这同时也带来了另外一个问题，那就是怎样对通用软件进
行本地化的问题。
因为通用的CAD软件在设计的时候不可能考虑到每个企业的特殊情况，要想充分发挥CAD软件的功能，为企业创造更大的效益，企业必须跟据自身的特点，对软件进行本地化的工作，即二次开发。
这也是所有CAD软件都留有开发接口的原因。
Pro/Engineer的开发从实现方法上大致可以分为两类:
一类主要是对Pro/Engineer中使用的标准（如:
公差符号、尺寸标注样式等）进行符合企业标准的改造。
这类开发只需要根据Pro/Engineer的开发工具Pro/Toolkit文档进行相应配置的设置就可以了；
另一类是需要开发出人性化的界面以方便用户的使用，以及进行数据库的连接。
这一类一般是在比较大型的系统中出现，因为操作复杂必须要有友好界面。
由于Pro/Toolkit开发界面的功能很弱，而且根本没有连接数据库的功能，所以必须借助于其它的开发工具来实现。
而这就涉及了开发工具和Pro/Toolkit的兼容性问题。
这个问题长期以来一直困扰着开发人员，没有得到很好的解决。
这也是使得人们认为Pro/Engineer难于开发的原因之一。
1.3设计的目的、意义及内容
1.3.1设计目的、意义
本论文是在紧固件的基础上，针对设计过程中所遇到的问题而做的部分工作。
机械设计领域里传统的二维设计最终将被三维设计所取代。
而如何更好地利用三维软件进行产品设计存在着以下值得研究的问题。
因此，本论文在于解决以下关键问题:
（1）参数化建模
参数化技术是当前CAD技术重要的研究领域之一。
参数化设计一般是指设计对象的结构比较定型，可以用一组参数来约定尺寸关系。
参数的求解较简单，参数与设计对象的控制尺寸有显式的对应，设计结果的修改受到尺寸驱动。
参数化设计技术以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形功能，成为初始设计、产品建模及修改系列设计、多方案比较和动态设计的有效手段。
因此，如何充分地运用参数化技术进行零件的参数化建模来提高各种零件的
建模效率是本文研究的重点。
运用参数化建模可以完全零件的自动化建模，而所
要提供的只是一些基本的设计参数。
从而减少设计过程中的大量重复性的工作，
大大提高工作效率。
（2）模板的开发定制
采用Pro/Engineer进行三维建模中，模板是建模的基础，它能将相关的信息传递给根据模板创建的文件。
通过模板创建的文件具有统一的界面、格式，符合相同的标准，如系统单位、零件精度、模型文件的参数及参数值等。
在一定程度上可以提高设计效率。
（3）通用零件库的创建
在机械设计中标准件的数量日益增多，这主要是因为采用标准件给产品的设计、制造、装配带来了很大的方便。
设计人员如果能从CAD系统的标准件库中获得满足设计要求的标准件，则可大大减少重复劳动，提高设计效率，从而缩短新产品的研制周期，所以，提供标准件库或者提供开发标准件库的工具是CAD系统的一个重要组成部分，也是评价CAD系统的一个重要指标。
在设计过程中，如果缺少标准件库，在调用每一个标准件时，就需要像别的非标零件一样，重新建模。
而标准件的频繁调用，大大降低了装配效率，造成了时间和精力上的浪费。
本论文通过充分利用三维建模软件Pro/Engineer及其所提供的二次开发工具Pro/Program,Pro/Toolkit进行三维参数化设计及通用零件库的建库工作。
参数化设计的方法大提高了建模效率，给各种产品的自动化、快速设计提供了一定的参考依据。
通过对模板的开发定制，建立统一的模板来提高设计效率。
通过在Pro/Engineer中创建三维标准零件库，并实现标准件库与Pro/Engineer的集成。
专门应用领域的用户可用文中所提到的方法来扩充自己所需的标准件和
通用件，既可减少开发费用，又可提高开发效率和质量。
1.3.2设计内容
本论文的主要工作有:
（1）利用Pro/Engineer的二次开发工具Pro/Program实现各种销、螺钉、螺栓、键、弹性挡圈、垫片等通用件的自动化建模。
（2）解决Pro/Engineer与VS2005的接口问题。
（3）利用Pro/Enginee:
的二次开发工具Pro/Toolkit及VC++2005进行二次开
发，设计出人机交互式的界面，开发出参数化的销、螺钉、螺栓、键、弹性挡圈、垫片系统。
（4）利用Pro/Engineer的二次开发工具Pro/Toolkit创建三维的标准零件库并实现零件库与Pro/Engineer的集成。
（5）调试、运行程序。
10
1.4系统开发工具介绍
1.4.1Pro/Engineer的简介
Pro/Engineer软件系统是美国参数化技术公司PTC（ParametricTechnologyCorporation）的优秀产品，提供了集成产品的三维造型设计、加工、分析及绘图等功能的完整的CAD/CAE/CAM解决方案。
该软件以使用方便、参数化造型和系统的全相关性而著称。
目前Pro/Engineer软件在我国的机械、电子、家电、塑料模具、工业设计、汽车、自行车、航天、家电、玩具等行业取得了广泛的应用，该软件在国内的应用数量大大超过了同类型的其它国外产品。
Pro/Engineer可谓是个全方位的3D产品开发软件，集合了零件设计、产品组合、模具开发、NC加工、饭金件设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构仿真、应力分析、产品数据管理于一体，其模块众多。
主要由以下六大主模块组成:
工业设计（CAID）模块、机械设计（CAD）模块、功能仿真（CAE）模块、制造（CAM）模块、数据管理（PDM）模块和数据交换（GeometryTranslator）模块。
这里将介绍一下Pro/Engineer的主要特性:
（1）相关性（（FullAssociativity）
相关性是指所有的Pro/Engineer的功能都相互关联。
这就意味着在产品开发过程中，用户任何时候所作的变更，都会扩展到整个设计中，同时自动更新所有工程文档如部件、加工以及产品信息管理等。
全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改却没有任何损失一并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥作用。
Pro/Engineer系统开发环境最突出的特点就在于它能够支持并行工程，通过一系列足以表现外形、装配性能的全相关性的解决方案，可以让用户同时在几个技术领域处理一个产品模型。
这些能力包括造型设计、机械设计、功能设计、加工以及产品信息管理等。
Pro/Engineer提供的参数化设计的最大的特点就是单一数据库（（Single
Database）。
Pro/Engineer配合单一数据库，所有设计过程所使用的尺寸（参数）都存在数据库中，修改CAD模型及工程图不再是一件难事，设计者只需更改3D
零件的尺寸，则2D工程图就会依照尺寸的修改做几何形状的变化，同样修改2D
工程图的尺寸其相关的3D实体模型也会自动修改，同时装配、制造等相关设计
也会自动修改，这样可确保数据的正确性，达到设计修改工作的一致性，避免发
生人为改图的疏漏情形，且减少许多人为改图的时间和精力的消耗。
也正因为有
参数式设计，用户才可以运用强大的数学运算方式，建立各尺寸参数间的关系式
使得模型可自动计算出应有的外型，减少尺寸逐一修改的繁琐费时，并减少错误
发生。
（2）基于特征的参数化建模（Feature-basedParametricModeling）
参数式设计就是将零件尺寸的设计用参数来描述，并在设计修改时通过修改
参数的数值来更改零件的外形。
参数化设计的思想在工业界传播了许多年，1988
年，Pro/Engineer以参数式设计的思想问世以后，业内人士即对参数式设计CAD/CAM的思想翘首以待。
Pro/Engineer对于传统机械设计工作来说，有相当大的帮助作用，因为Pro/Engineer中参数不只代表设计对象的外观相关尺寸，并
且具有实质上的物理意义。
例如我们可以运用系统参数（（Systemparameters，如体积、表面积、重心、三维坐标等），或用户依设计流程所定义的用户定义参数（Userdefinedparameters，如密度、厚度等具有设计意义的物理量或字符串）加入设计构思中来表达设计思想。
这项参数化设计的功能不但改变了设计的概念，并且将设计的便捷性推进了一大步。
（3）数据管理（DataManagement）
为了在最短的时间内完成最多的开发工作，必须允许多个学科的工程师同时
对同一产品进行开发。
Pro/Engineer数据管理功能可以管理并行工程所要求的并行作业程序，并通过全相关性达到并行工程的目的。
（4）装配管理（拟semblyManagement）
Pro/Engineer能够让用户使用贴合（Mate）、插入（Insert）、对齐（（Align）等直觉式指令，轻松装配零部件，保持设计意图，达到设计目的。
而高级的功能则支持大型复杂装配体的创建与管理，并且零件数目不受限制。
（5）工程数据库重用（（EngineeringDateReuse,EDR）
工程数据库重用就是为了达到大幅提高生产力、降低成本的目的，而以标准、
公认的设计作为新产品设计的基础，它能够让用户快速开发整个产品系列。
Pro/Engineer的基本结构使EDR易于实现。
随着将来几代产品的创建，会发现从Pro/Engineer中获得的益处将大大超过最初的投资。
（6）易用性（EaseofUse）
Pro/Engineer独有的自动导引菜单为用户提供了使用方便的选项，也可以预先选定最常用的功能。
此外，系统还提供了简短的功能菜单说明和完整的在线帮助。
这些都使得Pro/Engineer具有非常好的易用性。
（7）硬件独立性（（HardwareIndependence）
Pro/Engineer可以在UNIX和Windows98/2000NT/XP平台下运行，并在每个
系统中都维持相同的界面，使用的感觉也一样。
用户可以根据自己的需求，选购
最经济的硬件配置，再混用或搭配任何一种平台组合。
由于Pro/Engineer可以运行在不同环境中，具有独特的数据结构模式，因此可以方便地让信息在不同平台的机器之间相互转换。
1.4.2应用程序开发工具
系统程序模块的设计选择Visualstudio2005作为开发平台。
Visualstudio2005是运行于Windows上的交互式可视化集成开发环境，是美国MicrosoftVisualStudio的一部分。
像其它的可视化开发环境（如VisualBasic,Delphi,C++Builder）一样，VC++2005集程序的代码编辑、编译、连接调试等于一体，给编程人员提供了一个完整而又方便的开发界面和许多有效的辅助开发工具。
VC++2005的应用程序向导（AppWizard）可以为很大一部分类型的程序提供框架代码，用户不需要书写代码，只需要几个按钮就可以生成一个完整的可以运行的程序。
1.5所采用的关键技术
1.5.1参数化设计的概念和优点及优势
参数化设计模型是以约束来表达产品模型的形状特征，以一组参数来控制设
计结果，从而能通过变换一组参数值方便地创建一系列形状相似的零件。
参数化
设计的基本手段有程序驱动与尺寸驱动。
程序驱动法是通过分析图形几何模型的
特点，确定模型的主参数以及各尺寸间的数学关系，将这种关系输入程序中，进而在零件设计时只要输入几个参始值就可生成所要求的模型。
尺寸驱动是对程序驱动的扩展，它的基本思想是由应用程序生成所涉及的基图，该图的尺寸有一系列的标识，这些尺寸由用户在编程时输入或交互式输入，从而生成用户的模型。
传统的CAD绘图技术都用固定的尺寸值定义几何元素，输入的每一条线都有确定的位置，要想修改图面内容，只有删除原有的线条后重画。
而新产品的开发设计需要多次反复修改，进行零件形状和尺寸的综合协调和优化。
对于定型产品的设计，需要形成系列化，以便针对用户的生产特点提供不同功率、规格的产品型号，参数化设计可使产品的设计随着某些结构尺寸修改和使用环境的变化而
自动修改图形。
参数化的实现大致如下:
利用草图技术生成二维轮廓（Profile），这个轮廓的准确位置和尺寸都不必在草图输入时给出，可以在以后的参数设计过程中得到。
再利用系统的拉伸和旋转等手段来生成三维特征。
有了这个基础，再加上一个记录造型过程的CSG树，就可以完成模型的参数设计。
需要强调的是这里的参数并
不是最后模型的设计参数，而是完成造型过程的造型参数。
参数化设计技术以其强有力的尺寸驱动，修改图形功能，为初始产品设计、产品建模、修改系列产品设计提供了有效的手段，能够充分满足设计具有相同或相近几何拓扑结构的工程系列产品及相关工艺装备的需要。
参数化技术以约束为核心，是一种比约束自由造型技术更新颖、更好的造型
技术。
该技术将复杂的设计过程分解为三个子过程，即草图设计、对草图施加约
束以及约束求解。
参数化技术具有以下三方面的优点:
（1）设计人员的初始设计要求低。
无须精确绘图，只须勾绘草图即可，然后可通过适当的约束得到所需精确图形。
（2）便于系列化设计。
一次设计成型后，可通过尺寸的修改得到同种规格零件的不同尺寸系列。
（3）便于编辑、修改，能满足反复设计需要。
当在设计中发现有不适当的部分时，设计者可通过修改约束而方便地得到新的设计。
这些优点使得参数化技术非常适合于对整个设计过程的支持。
因为设计的目
的是为了满足一定的功能需求，而这些功能需求往往可以转化为适当的设计约束。
设计者通过对一设计约束的控制可以方便灵活地实现产品的功能。
Pro/Engineer系统最典型的特点是参数
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